Question

【題目】硫、鈷及其相關化合物用途非常廣泛。回答下列問題:

（1）基態Co原子價電子軌道排布式為________，第四電離能I4(Co) < I4(Fe)，其原因是______________________________；Co 與Ca同周期且最外層電子數相同，單質鈷的熔沸點均比鈣大，其原因是___________________________________________________.

（2）單質硫與熟石灰加熱產物之一為CaS3，S32-的幾何形狀是_______，中心原子雜化方式是_______，與其互為等電子體的分子是_______ (舉1例)。

（3）K 和Na位于同主族，K2S的熔點為840℃，Na2S的熔點為950℃，前者熔點較低的原因是___________________________________________________________________ 。

（4）S與O、Se、Te位于同一主族，它們的氫化物的沸點如圖所示，沸點按圖像所示變為的原因是_______ 。

（5）鈷的一種化合物晶胞結構如下圖所示。

①已知A點的原子坐標參數為為(0，0，0)，B點為(1/2，0，1/2)，則C點的原子坐標參數為_____。

②已知晶胞參數為a=0.5485nm，則該晶體的密度為_____g/cm3(列出計算表達式即可)。

Answer 1

【答案】 鐵失去的是較穩定的3d5的一個電子，而鈷失去的是3d6上的一個電子 鈷的原子半徑比鈣小，價電子數比鈣多，鈷的金屬鍵比鈣中金屬鍵強 V形 sp3 OF2或Cl2O K的離子半徑比Na的離子半徑大，K2S的晶格能比Na2S的晶格能小 H2O分子間存在較強的氫鍵，其它三種不含，所以沸點最高，而H2Te、H2Se及H2S的結構相似，相對分子質量不斷增大，范德華力不斷增強，所以沸點不斷升高 (1/2，1/2，1/2) 155÷[6.02×1023×(0.5485×10-7)3]

【解析】

（1）Co是27號元素，核外有27個電子，基態Co原子價電子軌道排布式為；因為鐵失去的是較穩定的3d5的一個電子，而鈷失去的是3d6上的一個電子；鈷的原子半徑比鈣小，價電子數比鈣多，鈷的金屬鍵比鈣中金屬鍵強，所以單質鈷的熔沸點均比鈣大；

（2）S32-的中心原子雜化方式為sp3，幾何形狀是V形，與S32-互為等電子體的分子是OF2或Cl2O；

（3）K+的離子半徑比Na+的離子半徑大，Na2S形成的離子鍵比K2S的離子鍵強，K2S的晶格能比Na2S的晶格能小；

（4）H2O分子間存在較強的氫鍵，其它三種不含，所以沸點最高，而H2Te、H2Se及H2S的結構相似，相對分子質量不斷增大，范德華力不斷增強，所以沸點不斷升高；

（5）C點在體心點的原子坐標參數為(1/2，1/2，1/2)；

（6）根據密度的公式進行計算。

（1）Co是27號元素，核外有27個電子，位于元素周期表第四周期，第Ⅷ族，分四層排布，依據構造原理，其電子排布式為[Ar]3d74s2，所以基態Co原子價電子軌道排布式為；因為鐵失去的是較穩定的3d5的一個電子，而鈷失去的是3d6上的一個電子，所以第四電離能I4(Co)<I4(Fe)；鈷的原子半徑比鈣小，價電子數比鈣多，鈷的金屬鍵比鈣中金屬鍵強，所以單質鈷的熔沸點均比鈣大；故答案為：；鐵失去的是較穩定的3d5的一個電子，而鈷失去的是3d6上的一個電子；鈷的原子半徑比鈣小，價電子數比鈣多，鈷的金屬鍵比鈣中金屬鍵強。

（2）因為CaS3是離子晶體，S32-的形成的孤電子對數目：（6+2-2×2）/2=2，形成σ鍵的數目為2，中心原子雜化方式為sp3，幾何形狀是V形，等電子體是指價電子總數和原子總數相同的分子、離子或原子，所以與S32-互為等電子體的分子是OF2或Cl2O，故答案為：V形，sp3，OF2或Cl2O。

（3）K和Na位于同主族，K+的離子半徑比Na+的離子半徑大，Na2S形成的離子鍵比K2S的離子鍵強，K2S的晶格能比Na2S的晶格能小，所以K2S的熔點比Na2S的熔點低，故答案為：K的離子半徑比Na的離子半徑大，K2S的晶格能比Na2S的晶格能小。

（4）S與O、Se、Te位于同一主族，由圖可知它們氫化物的沸點是H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S，其原因是H2O分子間存在較強的氫鍵，其它三種不含，所以沸點最高，而H2Te、H2Se及H2S的結構相似，相對分子質量不斷增大，范德華力不斷增強，所以沸點不斷升高，故答案為：H2O分子間存在較強的氫鍵，其它三種不含，所以沸點最高，而H2Te、H2Se及H2S的結構相似，相對分子質量不斷增大，范德華力不斷增強，所以沸點不斷升高。

（5）已知A點的原子坐標參數為(0，0，0)，B是面心上的點，坐標參數B點為(1/2，0，1/2)，C是體心上的點，以C點分別向三個面做垂線，數值分別距離A點為1/2，所以C點在體心點的原子坐標參數為(1/2，1/2，1/2)，故答案為：(1/2，1/2，1/2)。

（6）根據晶胞可知：Ti位于立方體的頂點，O位于立方體面心，Co位于立方體體心，化學式為8×1/8=1個Ti，1/2×6=3個O，一個Co，所以化學式為TiCoO3，取1mol的晶胞，則1mol晶胞的質量為：48+16×3+59=155（g），1mol晶體含有NA個晶胞，因為晶胞參數為a=0.5485nm=0.5485×10-7cm，則一個晶胞的體積為V=a3cm3，其密度為=m/V=M/（NAa3），所以晶體的密度為155/[6.02×1023×(0.5485×10-7)3]g/cm3，故答案為：155/[6.02×1023×(0.5485×10-7)3]。